CRISPR, нацеленный на РНК, показал, что сотни некодирующих РНК необходимы — это не «мусор»

Центральная догма биологии гласит, что информация течёт от ДНК к РНК и затем к белкам. Однако только 2% человеческого генома кодирует белки; функция оставшихся 98% в значительной степени неизвестна. Многие считали эти регионы «мусорной» ДНК.

Новое исследование в Cell показывает, что некоторые некодирующие РНК функциональны и играют важную роль в наших клетках, включая процессы, связанные с раком и развитием человека.

Используя технологию CRISPR, нацеленную на РНК (а не на ДНК), исследователи из Нью-Йоркского университета и Нью-Йоркского геномного центра обнаружили около 800 некодирующих РНК, важных для функционирования различных человеческих клеток из разных тканей.

«Этот обзор функциональных некодирующих РНК углубляет наше понимание человеческого генома и демонстрирует потенциал скринингов CRISPR, специфически нацеленных на РНК — даже на те, что не кодируют белки», — сказал Невилл Саньяна, старший автор исследования.

Более точный CRISPR для РНК

Большинство применений CRISPR используют фермент Cas9 для редактирования генов на уровне ДНК. Однако более новая технология использует фермент Cas13 для более точного нацеливания на РНК, не нарушая работу соседних белковых генов и регуляторных элементов.

Не мусор, в конце концов

Используя CRISPR-Cas13 для редактирования РНК, исследователи систематически проанализировали почти 6200 пар генов длинных некодирующих РНК (lncRNA) и соседних белковых генов в пяти линиях человеческих клеток (почки, лейкемия, рак груди).

Они использовали CRISPR, чтобы нарушить работу каждой lncRNA и определить, является ли она необходимой для выживания или деления клетки.

«С Cas13 мы можем конкретно спросить: "Каковы функции этих транскриптов?" Они не мусор — мы обнаружили, что они действительно важны и необходимы для роста и деления клеток», — сказал Вэнь-Вэй Лян, соавтор исследования.

Исследователи идентифицировали:

• 778 lncRNA, необходимых для функции клеток.
• 46 lncRNA, универсально необходимых для всех пяти типов клеток.
• 732 lncRNA с функциями, специфичными для определённых типов клеток.

В отличие от белковых генов, необходимые lncRNA оказались более специфичными для типа клеток.

Ключевые механистические открытия:

1. Подавляющее большинство необходимых lncRNA функционируют независимо от ближайших белковых генов.
2. Необходимые lncRNA модулируют ключевые пути пролиферации клеток (важные для развития и рака), а их потеря может нарушить деление клеток и привести к их гибели.
3. Многие необходимые lncRNA были высоко экспрессированы в тканях на ранних стадиях развития человека, что указывает на их важную роль в этом процессе.

Клинический потенциал:

• Анализ около 9000 опухолей показал, что lncRNA имеют изменённую экспрессию в определённых типах рака.
• Уровень экспрессии некоторых lncRNA в опухолях коррелировал с выживаемостью пациентов с разными видами рака.

«Эти некодирующие РНК могут дать новые биомаркеры и мишени для терапии рака, что является потенциальной возможностью для персонализированной медицины, учитывая их специфичную для типа клеток экспрессию», — добавил Саньяна.